JP2000320703A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイロットポペット弁を改良することによ
り、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保
しつつ、圧力設定用のスプリングを小型化する。 【解決手段】 アクチュエータのメータアウト側にフロ
ーアンプリファイポペット弁42を設け、このポペット弁
42のパイロット流量を制御することによりポペット弁42
のストロークを制御するモジュレーションステム54を設
ける。ポペット弁42に対しモジュレーションステム54と
並列にリリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁57を
接続する。パイロットポペット弁57を、コイルスプリン
グ61により弁シート部62に押圧するとともに、このコイ
ルスプリング61に抗してパイロットポペット弁57を開き
方向に押圧するパイロット信号圧力の受圧面81を、段付
穴に嵌合した大径部64と小径部82との間に形成する。受
圧面81は、前記弁シート部62の直径と同径の円の面積よ
り小さな面積を持つドーナツ・エリア状の受圧面であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リリーフ弁機能を
持つ弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、メータイン・メータアウト分離
型の制御回路を示し、この図３において、片ロッド・シ
リンダ型のアクチュエータ11を制御するブリッジ構成の
制御回路を示す。

【０００３】この制御回路は、斜板12により吐出流量を
可変制御できる可変容量型のポンプ13の吐出口に、共通
バイパス弁14を経てタンク15が接続されているととも
に、ロードホールドチェック弁16を有するポンプライン
17を介してブリッジ回路18が接続されている。

【０００４】このブリッジ回路18は、ポンプライン17に
それぞれ接続された２つのメータインバルブ21，22と、
これらのメータインバルブ21，22にそれぞれ接続された
２つのメータアウトバルブ23，24とにより形成されてい
る。

【０００５】これらのメータアウトバルブ23，24は、タ
ンクライン25に接続され、また、各メータアウトバルブ
23，24には、タンクライン25から回路内の負圧発生部に
作動液としての作動油を補充するメークアップ用のチェ
ック弁26，27が並列に接続されている。

【０００６】このブリッジ回路18の上側に図示されたメ
ータインバルブ21とメータアウトバルブ23との間から引
出された通路31は、アクチュエータ11のピストン32より
ロッド33が位置する側の室（以下、「ロッド側室」とい
う）34に接続され、また、下側に図示されたメータイン
バルブ22とメータアウトバルブ24との間から引出された
通路35は、アクチュエータ11のピストン32よりヘッド側
に位置する室（以下、「ヘッド側室」という）36に接続
されている。

【０００７】メータアウトバルブ23およびメータアウト
バルブ24の入口側は、アクチュエータ11よりの戻り通路
37となっている。

【０００８】前記共通バイパス弁14、メータインバルブ
21，22およびメータアウトバルブ23，24には、電磁手段
またはパイロット油圧手段により開口面積を可変制御で
きるスプール弁またはポペット弁などの可変絞り手段が
設けられ、これらの可変絞り手段は、コントローラで演
算されコントローラより出力された電気信号により、電
磁手段の場合は直接的に、またパイロット油圧手段の場
合は電油変換手段などを介してパイロット圧力信号で制
御される。

【０００９】そして、ポンプ13からアクチュエータ11の
ロッド側室34およびヘッド側室36の一方に供給されると
ともに他方からタンク15に排出される作動油を、この２
つのメータインバルブ21，22および２つのメータアウト
バルブ23，24で形成されたブリッジ回路18により制御す
る。

【００１０】例えば、アクチュエータ11を負荷Ｗに抗し
て伸張操作する場合は、共通バイパス弁14を閉じ、アク
チュエータ11のヘッド側のメータインバルブ22を開くと
ともにメータアウトバルブ24を閉止し、ロッド側のメー
タインバルブ21を閉止するとともにメータアウトバルブ
23を開く。

【００１１】また、アクチュエータ11を収縮操作する場
合は、共通バイパス弁14を閉じ、アクチュエータ11のロ
ッド側のメータインバルブ21を開くとともにメータアウ
トバルブ23を閉止し、ヘッド側のメータインバルブ22を
閉止するとともに、ヘッド側のメータアウトバルブ24を
開く。

【００１２】図４は、従来のメータアウトバルブ23また
は24の詳細を示し、弁本体40内に形成された弁室41に
て、パイロット流量増幅型ポペット弁（以下、このポペ
ット弁を「フローアンプリファイポペット弁」と称す
る）42が変位自在に設けられ、弁室41に開口されたイン
レットポート43に、前記アクチュエータ11よりの戻り通
路37が連通されている。

【００１３】フローアンプリファイポペット弁42は、一
端部にパイロット制御部44が形成され、このパイロット
制御部44の近傍にフローアンプリファイポペット弁42の
位置により開口部45a の面積が変化するパイロット可変
スロット45が軸方向に形成されている。

【００１４】このフローアンプリファイポペット弁42の
反対側の端部には、前記弁室41の出口部に形成されてタ
ンク15に連通された弁シート部46に対し嵌脱自在のドレ
ン流量制御部47が設けられ、このドレン流量制御部47に
主流量制御スロット48が形成されている。

【００１５】パイロット制御部44は、スプリング室49に
臨み、このスプリング室49に内蔵されたコイルスプリン
グ50により、フローアンプリファイポペット弁42は弁シ
ート部46側へ押圧される方向すなわち閉じ方向に押圧さ
れている。

【００１６】パイロット制御部44の中央部には位置検出
用の鉄心51が一体に設けられ、弁本体40側には位置検出
用のコイル52が配置され、作動変圧器などのフローアン
プリファイポペット弁42の変位を検出する変位検出セン
サが形成されている。

【００１７】フローアンプリファイポペット弁42の開度
を制御する手段として、スプリング室49からタンクライ
ン25にわたって通路53および通路25a が配設され、通路
53中にはモジュレーションステム54が介在され、このモ
ジュレーションステム54は、スプリング室49を図示され
ないコントローラからの電気信号に応じてドレン制御す
るもので、図示されないコイルスプリングに抗してソレ
ノイド55により比例制御される。

【００１８】また、フローアンプリファイポペット弁42
のスプリング室49からタンク15に向かって引出された別
の通路56a ，56b 中に過負荷防止用のパイロットポペッ
ト弁57が介在されている。

【００１９】このパイロットポペット弁57は、アクチュ
エータ11よりの戻り通路37に過大な負荷圧力が生じたと
きフローアンプリファイポペット弁42のスプリング室49
をドレン制御して弁シート部46を開口するもので、ポペ
ットテーパ部58がパイロットシリンダ59内のスプリング
室60に設けられたコイルスプリング61により弁シート部
62に押圧されている。

【００２０】前記ポペットテーパ部58には、ネック部63
を介して大径部64が一体に形成され、この大径部64は、
前記戻り通路37に連通された通路65に摺動自在に嵌合さ
れ、この通路65を経て大径部64の先端円形受圧面64a に
負荷圧力が導かれ、この先端円形受圧面64a に負荷圧力
が作用して発生する力がコイルスプリング61のプリロー
ドより大きいときは、弁シート部62が開口される。

【００２１】さらに、前記パイロットシリンダ59内に
は、前記コイルスプリング61のスプリング力を調整する
パイロットピストン66が摺動自在に嵌合され、調整ねじ
67により係止されている。パイロットシリンダ59には、
パイロットピストン66に対して外部からパイロット圧力
を供給するポート68が穿設され、このポート68に外部パ
イロット圧力信号発生装置が接続されている。

【００２２】この外部パイロット圧力信号発生装置は、
パイロットポンプ69が電磁比例減圧弁70を持つ関連配管
71を介してポート68に接続され、パイロットポンプ69の
吐出管路にはポンプ吐出圧力を設定するためのパイロッ
トリリーフ弁72が設けられている。

【００２３】次に、図４に示された従来のメータアウト
バルブの制御装置の作用を説明する。

【００２４】（１）アクチュエータ11よりの戻り流量Ｑ
は、フローアンプリファイポペット弁42のインレットポ
ート43に導かれ、その中の流量ｑは、パイロット可変ス
ロット45の開口部45a よりスプリング室49に流入する。
フローアンプリファイポペット弁42のストローク制御
は、スプリング室49に連通したモジュレーションステム
54の開度制御で達成され、この部分を通過する流量は、
図中ｑ₂ で示されている。上方のパイロットポペット弁
57へ向かうパイロット流量ｑ₁ はパイロットポペット弁
57の閉止時にはゼロであり、そのときはｑ＝ｑ₂ とな
る。一方、このフローアンプリファイポペット弁42のス
トローク制御により、図中右端の主流量制御スロット48
が開口し、主流量ＬＱがコントロールされ、この主流量
ＬＱはあたかもモジュレーションステム54でのパイロッ
ト流量ｑ₂ が増幅された様相を示す。

【００２５】（２）次に、このモジュレーションステム
54が閉止し、ｑ₂ もＬＱもゼロ値となっているときに、
アクチュエータ11よりの戻り通路37の戻り圧力が上昇
し、パイロットポペット弁57の先端部に設けられた大径
部64の先端円形受圧面64a に作用する力がコイルスプリ
ング61の反発力に打ち勝つと、ポペットテーパ部58が弁
シート部62より開口し、パイロット流量ｑ₁ が流れ始め
（このときはｑ＝ｑ₁ となる）、フローアンプリファイ
ポペット弁42のパイロット可変スロット45の開口部45a
に差圧が生じ、フローアンプリファイポペット弁42は図
中左方へ移動し、主流量制御スロット48が開口し、主流
量ＬＱが発生することにより、アクチュエータ11よりの
戻り通路37の戻り圧力が異常上昇することを抑えて、ほ
ぼパイロットポペット弁57に作用するスプリング61の押
力を先端円形受圧面64a の受圧面積で割った圧力値で整
定する。すなわち、リリーフ弁機能も具備している。

【００２６】（３）上記リリーフ弁機能を持つパイロッ
トポペット弁57は、その開口ゲインを大きくしないと、
フローアンプリファイポペット弁42のリフト量が大きく
ならない。すなわち、フローアンプリファイポペット弁
42のパイロット可変スロット45の開度が大きくなり、ｑ
すなわちｑ₁ が適当に大きくならないと、リリーフ弁と
してのオーバライド特性（弁全開時の全量圧力と弁開時
のクラッキング圧力との差圧であるオーバライド圧力は
小さいことが望ましい）が良くならないという性格があ
り、オーバライド特性を良くするためにパイロットポペ
ット弁57に対する弁シート部62の径および先端の大径部
64の径を大きく設定する必要がある。そして、このよう
に大径部64の受圧面積が大きくならざるを得ないから、
高圧のリリーフ弁設定とするためには、コイルスプリン
グ61のスプリング力も必然的に大きくとらねばならな
い。

【００２７】このため、図４に示されるように設定圧力
を可変とする構造のものにおいては、コイルスプリング
61のスプリング力が強力なため、通常の小推力の電磁ア
クチュエータでコイルスプリング61のスプリング力をコ
ントロールすることは難しく、図４のようにパイロット
ピストン66に対し、外部のパイロットポンプ69、電磁比
例減圧弁70およびパイロットリリーフ弁72などからなる
パイロット油圧源から、関連配管71を経て外部パイロッ
ト圧力を作用させて、パイロットピストン66の推力を制
御し、コイルスプリング61の圧縮量をコントロールして
いる。したがって、関連部品が多く、コスト高となる欠
点を有している。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
リリーフ弁としてのオーバライド特性を良くするため
に、圧力設定用のスプリングを大型化せざるを得ない問
題と、強力な大型スプリングの設定圧力は小推力の電磁
アクチュエータで可変制御できず、高価な電磁比例減圧
弁などを用いた外部パイロット圧力信号発生装置により
スプリング圧縮量をコントロールしているから、コスト
高となる問題を有している。

【００２９】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、パイロットポペット弁の形状を改良することによ
り、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保
しつつ、圧力設定用のスプリングを小型化できるように
することを目的とし、さらに、リリーフ弁設定圧力を安
価な電磁アクチュエータで可変制御できるようにして、
コスト低減を図ることを目的とするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、弁シート部と、この弁シート部に接離自在に設け
られたリリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁と、
このパイロットポペット弁を弁シート部に押圧するスプ
リングと、このスプリングに抗してパイロットポペット
弁を開き方向に押圧するパイロット信号圧力を受ける前
記弁シート部の面積より小さな面積を持つ受圧面とを具
備したことを特徴とする弁装置。

【００３１】そして、パイロット信号圧力の受圧面がパ
イロットポペット弁の弁シート部の面積より小さな面積
を持つから、弁シート部に十分な開口ゲインを確保で
き、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保
しつつ、パイロット信号圧力の受圧面積が小さいので、
圧力設定用のスプリングを小型化できる。

【００３２】請求項２に記載された発明は、アクチュエ
ータのメータアウト側に設けられたパイロット流量増幅
型ポペット弁と、このパイロット流量増幅型ポペット弁
のパイロット流量を制御することによりパイロット流量
増幅型ポペット弁のストロークを制御するパイロットモ
ジュレーション弁と、パイロット流量増幅型ポペット弁
に対しパイロットモジュレーション弁と並列に接続され
請求項１に記載された弁シート部の直径と同径の円の面
積より小さな面積を持つパイロット信号圧力の受圧面を
有するパイロットポペット弁と具備した弁装置である。

【００３３】そして、パイロットモジュレーション弁に
よりパイロット流量が制御されるパイロット流量増幅型
ポペット弁に対しパイロットポペット弁がリリーフ弁と
して機能する際に、弁シート部の面積より小さな面積を
持つパイロット信号圧力の受圧面を有するパイロットポ
ペット弁は、その開口ゲインを大きくでき、パイロット
流量増幅型ポペット弁の大きなリフト量を確保できると
ともに、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を
確保しつつ、パイロット信号圧力の受圧面が小さいの
で、圧力設定用のスプリングを小型化できる。

【００３４】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２記載の受圧面を、段付穴に嵌合した大径部と小径
部との間に形成されたドーナツ・エリア状の受圧面とし
たものである。

【００３５】そして、大径部と小径部との径の差を小さ
くすることにより、ドーナツ・エリア状の受圧面の面積
を十分小さくできるから、パイロット信号圧力が十分高
圧となっても、パイロットポペット弁の推力を十分小さ
くでき、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力も十分小
さくでき、スプリングの十分な小型化を達成できる。

【００３６】請求項４に記載された発明は、請求項１ま
たは２記載の弁装置において、パイロットポペット弁の
弁シート部より小径であってスプリングとは反対側のポ
ペット弁端面に当接された別体の小径ピストンと、この
小径ピストンの当接側とは反対側の端面に設けられた受
圧面と、この受圧面にパイロット信号圧力を作用させる
圧力室とを具備したものである。

【００３７】そして、パイロット信号圧力を弁シート部
より小径の受圧面で受けた小径ピストンを介してパイロ
ットポペット弁に伝えるから、パイロット信号圧力が高
圧となっても、パイロットポペット弁の推力を小さくで
き、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力も小さくで
き、スプリングの小型化を達成できるとともに、パイロ
ットポペット弁と別体の小径ピストンとをそれぞれ容易
に加工できる。

【００３８】請求項５に記載された発明は、請求項１乃
至４のいずれかに記載の弁装置において、パイロットポ
ペット弁に対しスプリングとパラレルに設置されリリー
フ弁機能の設定圧力を可変制御する設定圧力可変手段を
具備した弁装置である。

【００３９】そして、スプリングとパラレルに設置され
た設定圧力可変手段は、スプリングを介することなくパ
イロットポペット弁に直接作用するから、スプリングを
伸縮調整する必要がなく、スプリングの省スペース化を
図れる。

【００４０】請求項６に記載された発明は、請求項５記
載の弁装置における設定圧力可変手段を電磁アクチュエ
ータとした弁装置である。

【００４１】そして、請求項１乃至４のいずれかに記載
の弁装置は、圧力設定用のスプリングを小型化できるか
ら、従来の高価な外部パイロット圧力信号発生装置を用
いることなく、小スプリング力とほぼコンパラブルな小
推力で安価な電磁アクチュエータでもリリーフ弁設定圧
力を可変制御でき、コスト低減を図れる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１を参照しながら、また、他の実施の形態を図２を参照
しながら説明する。なお、図３は、本発明に係る実施の
形態でも用いられるものである。

【００４３】図１は、前記メータアウトバルブ23および
メータアウトバルブ24の内部構造を示し、弁本体40内に
形成された弁室41にて、パイロット流量増幅型ポペット
弁（以下、このポペット弁を「フローアンプリファイポ
ペット弁」という）42が変位自在に設けられ、弁室41に
開口されたインレットポート43に、前記アクチュエータ
11（図３）よりの戻り通路37が連通されている。

【００４４】フローアンプリファイポペット弁42は、一
端部にパイロット制御部44が形成され、このパイロット
制御部44の近傍にフローアンプリファイポペット弁42の
位置により開口部45a の面積が変化するパイロット可変
スロット45が軸方向に形成されている。

【００４５】このフローアンプリファイポペット弁42の
反対側の端部には、前記弁室41の出口部に形成されてタ
ンク15に連通された弁シート部46に対し嵌脱自在のドレ
ン流量制御部47が設けられ、このドレン流量制御部47に
主流量制御スロット48が形成されている。

【００４６】パイロット制御部44は、スプリング室49に
臨み、このスプリング室49に内蔵されたコイルスプリン
グ50により、フローアンプリファイポペット弁42は弁シ
ート部46側すなわち閉じ方向へ押圧されている。

【００４７】パイロット制御部44の中央部には位置検出
用の鉄心51が一体に設けられ、弁本体40側には位置検出
用のコイル52が配置され、作動変圧器などのフローアン
プリファイポペット弁42の変位を検出する変位検出セン
サが形成されている。この変位検出センサは、フローア
ンプリファイポペット弁42のフィードバック制御および
弁動作の監視などに用いられる。ただし、この変位検出
センサは、必須のものではなく、場合によっては省略し
ても良い。

【００４８】フローアンプリファイポペット弁42の開度
を制御する手段として、スプリング室49からタンクライ
ン25にわたって通路49a 、通路53a 、通路53b および通
路25a が配設され、その通路53a ，53b 中にパイロット
モジュレーション弁としてのモジュレーションステム54
が介在されている。

【００４９】このモジュレーションステム54は、前記フ
ローアンプリファイポペット弁42のスプリング室49から
のドレン流量を図示されないコントローラからの電気信
号に応じて制御することにより、すなわちフローアンプ
リファイポペット弁42のパイロット流量を制御すること
により、フローアンプリファイポペット弁42のストロー
クをパイロット制御するもので、このモジュレーション
ステム54の一端部に設けられた制御弁部54a が、他端部
に係止されたスプリング受け板54b に対して設けられた
コイルスプリング54c により閉じ方向に押圧され、コン
トローラからの電気信号を受けたプッシュ型ソレノイド
55a が電気信号に応じてプッシュロッド55b を押出作動
することにより、制御弁部54a が電気信号（通電量）に
応じた開度に比例制御される。

【００５０】また、フローアンプリファイポペット弁42
のスプリング室49からタンクライン25にわたって前記通
路49a から分岐された通路56a 、通路56b および通路25
a が配設され、その通路56a ，56b 中に過負荷防止用の
リリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁57が介在さ
れている。

【００５１】すなわち、フローアンプリファイポペット
弁42のスプリング室49に対し前記モジュレーションステ
ム54と並列にパイロットポペット弁57が接続されてい
る。

【００５２】このパイロットポペット弁57は、アクチュ
エータ11よりの戻り通路37に過大な負荷圧力が生じたと
きフローアンプリファイポペット弁42のスプリング室49
をドレン制御して弁シート部46を開口するもので、ポペ
ットテーパ部58が弁本体40内に形成されたスプリング室
60に設けられたスプリングとしてのコイルスプリング61
により接離自在の弁シート部62に押圧されている。

【００５３】前記ポペットテーパ部58には、ネック部63
を介して大径部64が一体に形成され、この大径部64には
ドーナツ・エリア状の受圧面81を介して小径部82が段付
状に形成されている。大径部64および小径部82は、段付
穴に摺動自在に嵌合されている。

【００５４】前記弁シート部62および大径部64の径は、
パイロットポペット弁57のリリーフ弁としてのオーバラ
イド特性（弁全開時の全量圧力と弁開時のクラッキング
圧力との差圧であるオーバライド圧力は小さいことが望
ましい）を向上させるために、従来のものより大径に形
成されているが、ドーナツ・エリア状の受圧面81は、従
来の先端円形受圧面64a （図４）より小面積であるとと
もに、弁シート部62の面積より小さな面積を持つ。この
弁シート部62の面積とは、弁シート部62の内空部の直径
と同径の円の面積である。

【００５５】このドーナツ・エリア状の受圧面81は、弁
本体40内に形成されたパイロット信号圧力を作用させる
圧力室83に臨み、この圧力室83は通路65を経て前記弁室
41に連通し、さらにこの弁室41を経てアクチュエータよ
りの戻り通路37に連通している。

【００５６】よって、アクチュエータ11よりの負荷圧力
は、通路65を経てドーナツ・エリア状の受圧面81に導か
れ、コイルスプリング61に抗してパイロットポペット弁
57を開き方向に押圧するパイロット信号圧力となる。

【００５７】一方、前記小径部82の先端面が臨む室84
は、通路85により前記通路56b に連通し、さらに通路25
a を経てタンクライン25に連通している。

【００５８】また、前記パイロットポペット弁57を閉じ
方向に押圧するコイルスプリング61は、弁本体40に固定
されたソレノイド取付部86により定位置で係止されてい
る。さらに、このソレノイド取付部86にパイロットポペ
ット弁57の設定圧力可変手段としての電磁アクチュエー
タ87が設けられている。

【００５９】この電磁アクチュエータ87は、ソレノイド
取付部86内に小型のプッシュ型ソレノイド88が設けら
れ、このプッシュ型ソレノイド88により作動されるプッ
シュロッド89の先端が、パイロットポペット弁57の端面
に当接されている。

【００６０】すなわち、電磁アクチュエータ87のプッシ
ュロッド89は、コイルスプリング61と同様にパイロット
ポペット弁57に対して直接当接され、コイルスプリング
61と電磁アクチュエータ87は、パイロットポペット弁57
に対してパラレルに作用するように構成されている。

【００６１】このように、 （１）フローアンプリファイポペット弁42のストローク
制御用のモジュレーションステム54による開度制御機構
は、図４に示された従来のものとほぼ同様であるが、リ
リーフ弁として機能して設定圧力を決定するパイロット
ポペット弁57の構造が異なっている。

【００６２】（２）このパイロットポペット弁57は、リ
リーフ弁としてのオーバライド特性を良好なものとする
ため、パイロット流量ｑ₁ を抵抗なく流すため、相当に
大きな弁シート径を有している。ただし、アクチュエー
タ11よりの戻り通路37の戻り圧力を感知する受圧面積部
分を、段付穴に嵌合した大径部64・小径部82間のドーナ
ツ・エリア状の受圧面81とし、大径部64と小径部82との
径の差を小さくして、この受圧面81の面積を十分小さく
する。

【００６３】（３）上記の構造により、アクチュエータ
11よりの戻り通路37での戻り圧力が高圧となっても、パ
イロットポペット弁57へ与える推力としては小さなもの
で済む。よって、コイルスプリング61の小型化が図れる
と共に、設定圧力の可変手段として、コイルスプリング
61とパラレルに、スプリング力とその最大推力が匹敵す
るレベルの小型の電磁アクチュエータ87を設置できる。

【００６４】次に、この図１に示された実施形態の作用
効果を説明する。

【００６５】（１）パイロットポペット弁57の弁シート
部62の径を大きくとれることにより、パイロットポペッ
ト弁57の開口ゲインを大きくでき、フローアンプリファ
イポペット弁42のリリーフ弁としての良好なオーバライ
ド特性を確保できる。

【００６６】（２）パイロットポペット弁57の先端部に
段付きの大径部64および小径部82を形成し、その大径部
64と小径部82との断面積の差すなわちドーナツ・エリア
状にして受圧面81の面積を小さくしたから、リリーフ弁
圧力設定用のスプリング力を小さくでき、コイルスプリ
ング61を小型化できる。

【００６７】（３）リリーフ弁としての設定圧力を可変
制御するために、上記コイルスプリング61のスプリング
力とその最大推力が匹敵するレベルである小型で安価な
電磁アクチュエータ87を、コイルスプリング61の省スペ
ース化のためにコイルスプリング61とパラレルに組込む
ことができる。

【００６８】（４）従来のようにリリーフ弁設定圧力可
変制御用のパイロットピストン66や、外部のパイロット
ポンプ69、電磁比例減圧弁70およびパイロットリリーフ
弁72などの部品や、関連配管71を必要とせず、低コスト
化することができる。

【００６９】以上の図１に示された実施の形態は、パイ
ロットポペット弁57に関してドーナツ・エリア状の受圧
面81を形成したものであるが、この構造のみに限定され
るものではない。

【００７０】次に、図２は、図１に示されたパイロット
ポペット弁57におけるドーナツ・エリア状の受圧面81に
代えて、小径ピストンを用いた実施の形態を示す。な
お、図１に示されたものと機能的に同様の部分は同一符
号を付して、その説明を省略する。

【００７１】この図２に示された実施の形態は、前記ポ
ペットテーパ部58に、ネック部63を介して大径部64が一
体に形成され、この大径部64の先端面すなわちコイルス
プリング61とは反対側のポペット弁端面に対し、少なく
とも弁シート部62の内径より小径で全長にわたって同径
の円形断面に形成された別体の小径ピストン91が当接さ
れている。

【００７２】この小径ピストン91は、図１に示された圧
力室83および室84とは機能的に逆に配置された室84と圧
力室83との間の小孔92に摺動自在に嵌合されている。

【００７３】この小径ピストン91の前記大径部64と当接
する側とは反対側の端面には、前記アクチュエータ11よ
りの戻り圧力を受ける受圧面93が設けられている。この
受圧面93は、前記戻り通路37に前記弁室41、前記通路65
を経て連通する前記パイロット信号圧力を作用させる圧
力室83に臨み、また、前記大径部64の先端面94は、通路
85などによりタンク15に連通している前記室84に臨んで
いる。よって、大径部64の先端面94には、アクチュエー
タよりの戻り圧力が作用しない。

【００７４】さらに、パイロットポペット弁57に対し、
リリーフ弁機能の設定圧力を可変制御する設定圧力可変
手段としての電磁アクチュエータ87が、コイルスプリン
グ61とパラレルに設置されている点は、図１に示された
実施の形態と同様である。

【００７５】そして、この図２に示されたパイロットポ
ペット弁57も、リリーフ弁としてのオーバライド特性を
向上させるために、弁シート部62および大径部64の径を
図４に示された従来のものより大径に形成するととも
に、小径ピストン91の先端の受圧面93を弁シート部62や
大径部64の径より小径に形成する。

【００７６】したがって、この小径ピストン91を有する
実施の形態においても、受圧面93は、従来の先端円形受
圧面64a （図４）より小面積であるとともに、弁シート
部62の面積、すなわち弁シート部62の内空部の直径と同
径の円の面積より小さな面積を持つから、前記ドーナツ
・エリア状の受圧面81と同様の作用効果を達成できる。

【００７７】以上のように、アクチュエータ11よりの戻
り通路37に設置されたパイロット流量増幅型ポペット弁
のスプリング室49に対して設けられたリリーフ弁機能を
持つパイロットポペット弁57に設定されるクラッキング
圧力に係るオーバライド特性の向上技術に関するもの
で、リリーフ弁機能を持つ設定圧力決定用のパイロット
ポペット弁57の構造を変更して、アクチュエータ11より
の戻り圧力の受圧面を、段差形の小さなドーナツ・エリ
ア状の受圧面81としたり、または、このドーナツ・エリ
ア状の受圧面81を小型ピストン91の受圧面93に置換する
ことにより、コイルスプリング61の小型化を図れる。

【００７８】さらに、パイロットポペット弁57の設定圧
力可変手段として、小型で安価なプッシュ型の電磁アク
チュエータ87を設置するのみで済み、従来のようなパイ
ロットピストン66や、パイロットポンプ69、電磁比例減
圧弁70、パイロットリリーフ弁72および関連配管71など
の高価な設備を必要とせず、低コスト化を図れる。

【００７９】本発明の弁装置は、特に、建設機械のアク
チュエータ・メータアウト制御に用いられるパイロット
流量増幅型ポペット弁のリリーフ弁として好適なもので
あるが、オーバライド特性に優れたリリーフ弁として、
他の部分にも広く適用可能である。

【００８０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、スプリン
グに抗してパイロットポペット弁を開き方向に押圧する
パイロット信号圧力を受ける受圧面が、弁シート部の面
積より小さな面積を持つから、パイロットポペット弁の
弁シート部に十分な開口ゲインを確保でき、リリーフ弁
としての良好なオーバライド特性を確保しつつ、パイロ
ット信号圧力の受圧面積が小さいので、圧力設定用のス
プリングを小型化できる。

【００８１】請求項２記載の発明によれば、パイロット
モジュレーション弁によりパイロット流量を制御される
パイロット流量増幅型ポペット弁に対しパイロットポペ
ット弁がリリーフ弁として機能する際に、弁シート部の
面積より小さな面積を持つパイロット信号圧力の受圧面
を有するパイロットポペット弁は、その開口ゲインを大
きくでき、パイロット流量増幅型ポペット弁の大きなリ
フト量を確保できるとともに、リリーフ弁としての良好
なオーバライド特性を確保しつつ、パイロット信号圧力
の受圧面が小さいので、圧力設定用のスプリングを小型
化できる。

【００８２】請求項３記載の発明によれば、大径部と小
径部との径の差を小さくすることにより、ドーナツ・エ
リア状の受圧面の面積を十分小さくできるから、パイロ
ット信号圧力が十分高圧となっても、パイロットポペッ
ト弁の推力を十分小さくでき、リリーフ弁圧力設定用の
スプリング力も十分小さくでき、スプリングの十分な小
型化を達成できる。

【００８３】請求項４記載の発明によれば、パイロット
信号圧力を弁シート部より小径の受圧面で受けた小径ピ
ストンを介してパイロットポペット弁に伝えるから、パ
イロット信号圧力が高圧となっても、パイロットポペッ
ト弁の推力を小さくでき、リリーフ弁圧力設定用のスプ
リング力も小さくでき、スプリングの小型化を達成でき
るとともに、パイロットポペット弁と別体の小径ピスト
ンとをそれぞれ容易に加工できる。

【００８４】請求項５記載の発明によれば、スプリング
とパラレルに設置されたリリーフ弁機能の設定圧力を可
変制御する設定圧力可変手段は、スプリングを介するこ
となくパイロットポペット弁に直接作用するから、スプ
リングを伸縮調整する必要がなく、スプリングの省スペ
ース化を図れる。

【００８５】請求項６記載の発明によれば、圧力設定用
のスプリングを小型化できる請求項１乃至４のいずれか
に記載の弁装置において、設定圧力可変手段を電磁アク
チュエータとしたから、従来の高価な外部パイロット圧
力信号発生装置を用いることなく、小スプリング力とほ
ぼコンパラブルな小推力かつ小型で安価な電磁アクチュ
エータでもリリーフ弁設定圧力を可変制御でき、コスト
低減を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弁装置の一実施の形態を示す断面
図である。

【図２】本発明に係る弁装置の他の実施の形態を示す断
面図である。

【図３】メータイン・メータアウト分離型の制御回路を
示す回路図である。

【図４】従来の弁装置を示す断面図である。

【符号の説明】

11 アクチュエータ 42 パイロット流量増幅型ポペット弁（フローアンプ
リファイポペット弁） 54 パイロットモジュレーション弁としてのモジュレ
ーションステム 57 パイロットポペット弁 61 スプリング 62 弁シート部 64 大径部 81 ドーナツ・エリア状の受圧面 82 小径部 83 圧力室 87 設定圧力可変手段としての電磁アクチュエータ 91 小径ピストン 93 受圧面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁シート部と、 この弁シート部に接離自在に設けられたリリーフ弁機能
   を持つパイロットポペット弁と、 このパイロットポペット弁を弁シート部に押圧するスプ
   リングと、 このスプリングに抗してパイロットポペット弁を開き方
   向に押圧するパイロット信号圧力を受ける前記弁シート
   部の面積より小さな面積を持つ受圧面とを具備したこと
   を特徴とする弁装置。
2. 【請求項２】 アクチュエータのメータアウト側に設け
   られたパイロット流量増幅型ポペット弁と、 このパイロット流量増幅型ポペット弁のパイロット流量
   を制御することによりパイロット流量増幅型ポペット弁
   のストロークを制御するパイロットモジュレーション弁
   と、 パイロット流量増幅型ポペット弁に対しパイロットモジ
   ュレーション弁と並列に接続され請求項１に記載された
   弁シート部の面積より小さな面積を持つパイロット信号
   圧力の受圧面を有するパイロットポペット弁とを具備し
   たことを特徴とする弁装置。
3. 【請求項３】 受圧面は、段付穴に嵌合した大径部と小
   径部との間に形成されたドーナツ・エリア状の受圧面と
   したことを特徴とする請求項１または２記載の弁装置。
4. 【請求項４】 パイロットポペット弁の弁シート部より
   小径であってスプリングとは反対側のポペット弁端面に
   当接された別体の小径ピストンと、 この小径ピストンの当接側とは反対側の端面に設けられ
   た受圧面と、 この受圧面にパイロット信号圧力を作用させる圧力室と
   を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の弁
   装置。
5. 【請求項５】 パイロットポペット弁に対しスプリング
   とパラレルに設置されリリーフ弁機能の設定圧力を可変
   制御する設定圧力可変手段を具備したことを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれかに記載の弁装置。
6. 【請求項６】 設定圧力可変手段は電磁アクチュエータ
   であることを特徴とする請求項５記載の弁装置。